JP2015231001A - 電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】収容空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】電子デバイス１は、ガラスを材料として含むリッド４と、セラミック層３１と、リッド４とセラミック層３１との間に位置し、リッド４側の面に開口する凹部を有する金属層３３と、少なくともリッド４と金属層３３とを含んで形成される収容空間Ｓに配置されている振動素子５と、を有する。また、金属層３３の厚みは、２０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は、電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法に関するものである。

例えば、特許文献１には、ベース基板とキャップ部材とでなるパッケージに水晶片を収容した水晶振動子が記載されている。また、ベース基板とキャップ部材は、それぞれ、ガラス−セラミック複合材料で構成されている。しかしながら、このような構成の水晶振動子では、次のような問題が生じてしまう。すなわち、ベース基板を回路基板（実装基板）に実装した状態では、ベース基板と回路基板との熱膨張率の違いからベース基板に熱応力が加わるが、ベース基板やキャップ部材をガラス−セラミック複合材料で構成することでパッケージが硬くなり過ぎ、前記熱応力を緩和・吸収することができず、この熱応力が振動素子に伝達されて振動素子の振動特性が変動してしまう。また、前記熱応力によってベース基板やキャップ部材が破損したり、ベース基板とキャップ部材とが剥がれたり、クラックが発生したりし、それに伴う収容空間の気密性が低下してしまう。

特開平６−２７９１０３号公報

本発明の目的は、収容空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例の電子デバイスは、ガラスを材料として含む蓋体と、
絶縁層と、
前記蓋体と前記絶縁層との間に位置し、前記蓋体側の面に開口する凹部を有する金属層と、
少なくとも前記蓋体と前記金属層とを含んで構成されている内部空間に配置されている電子部品と、を有することを特徴とする。

これにより、収容空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスが得られる。

［適用例２］
本適用例の電子デバイスでは、前記絶縁層は、セラミックを含む層であることが好ましい。

これにより、絶縁層を比較的柔らかくすることができ、熱応力を効率的に緩和することができるようになる。

［適用例３］
本適用例の電子デバイスでは、前記金属層の厚みは、２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

これにより、電子部品を収容するのに十分な深さを有する凹部を形成することができる。

［適用例４］
本適用例の電子デバイスでは、前記凹部は、エッチング加工により形成されていることが好ましい。

これにより、優れた寸法精度で凹部を形成することができる。そのため、製造ずれ等の考慮を最小限にすることができ、その分、電子デバイスの小型化を図ることができる。

［適用例５］
本適用例の電子デバイスでは、エッチング加工により形成され、前記電子部品と電気的に接続されている配線を有していることが好ましい。
これにより、優れた寸法精度で配線を形成することができる。

［適用例６］
本適用例の電子デバイスでは、前記蓋体と前記金属層とが金属の融着によって接合されていることが好ましい。
これにより、蓋体と金属層とを比較的簡単に接合することができる。

［適用例７］
本適用例の電子デバイスでは、前記電子部品を保持する枠状の枠部を有し、
前記枠部は、前記蓋体と前記金属層との間に配置されていることが好ましい。
これにより、所定の姿勢で電子部品を固定することができる。

［適用例８］
本適用例の電子デバイスでは、前記枠体と前記金属層とが金属の融着によって接合されていることが好ましい。
これにより、枠体と金属層とを比較的簡単に接合することができる。

［適用例９］
本適用例の電子デバイスでは、前記蓋体は、前記金属層側の面に開口する凹部を有しており、
前記凹部は、エッチング加工により形成されていることが好ましい。

これにより、凹部と電子部品との接触を低減することができる。また、優れた寸法精度で凹部を形成することができる。

［適用例１０］
本適用例の電子デバイスでは、前記絶縁層は、平板状をなしていることが好ましい。
これにより、応力緩和特性が向上する。

［適用例１１］
本適用例の電子デバイスの製造方法は、絶縁層と金属層とが積層している積層体と、電子部品と、蓋体と、を用意する工程と、
前記積層体の前記金属層側の面に開口する凹部を形成する工程と、
平面視で前記凹部内に電子部品を配置する工程と、
蓋体を、当該蓋体と前記積層体とで前記電子部品を収容するように前記積層体に接合する工程と、を含むことを特徴とする。

これにより、収容空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスが得られる。

［適用例１２］
本適用例の電子デバイスの製造方法は、絶縁層と金属層とが積層している積層体と、電子部品を保持している枠状の枠体と、蓋体と、を用意する工程と、
前記積層体の前記金属層側の面に開口する凹部を形成する工程と、
前記電子部品を収容するように前記積層体と前記蓋体との間に前記枠体を配置し、互いに接合する工程と、を含むことを特徴とする。

これにより、収容空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスが得られる。

本発明の第１実施形態に係る電子デバイスを示す上面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す電子デバイスが有する振動素子の上面図および透過図である。 図１に示す電子デバイスを回路基板に実装した状態を示す断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 図８に示す電子デバイスのベース基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 図１１に示す電子デバイスが有する振動素子基板の平面図である。 図１１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第５実施形態に係る電子デバイスを示す平面図である。 図１６中のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の電子デバイスを備えるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子デバイスを備える携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子デバイスを備えるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の電子デバイスを備える移動体を示す斜視図である。

以下、電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子デバイスを示す上面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す電子デバイスが有する振動素子の上面図および透過図である。図４は、図１に示す電子デバイスを回路基板に実装した状態を示す断面図である。図５ないし図７は、それぞれ、図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、図１中の紙面手前側および図２中の上側を「上」と言い、図１中の紙面奥側および図２中の下側を「下」と言う。また、図１では、説明の便宜上、リッドの図示を省略している。

≪電子デバイス≫
図１および図２に示すように、振動子としての電子デバイス１は、パッケージ２と、このパッケージ２に収容されている振動素子（電子部品）５と、を有している。また、パッケージ２は、凹部３ａを有するキャビティ状のベース基板３と、凹部３ａの開口を塞ぐようにしてベース基板３に接合されているリッド（蓋体）４と、を有している。

−振動素子−
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、振動素子５は、平面視形状が長方形（矩形）の板状をなす水晶基板５１と、水晶基板５１の表面に形成されている１対の導体層５２、５３と、を有している。なお、図３（ａ）は、振動素子５を上方から見た上面図であり、同図（ｂ）は、振動素子５を上方から見た透過図である。

水晶基板５１は、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板である。また、導体層５２は、水晶基板５１の上面に形成された励振電極５２ａと、水晶基板５１の下面に形成されたボンディングパッド５２ｂと、励振電極５２ａとボンディングパッド５２ｂとを電気的に接続する配線５２ｃと、を有している。同様に、導体層５３は、水晶基板５１の下面に形成された励振電極５３ａと、水晶基板５１の下面に形成されたボンディングパッド５３ｂと、励振電極５３ａおよびボンディングパッド５３ｂを電気的に接続する配線５３ｃと、を有している。このような構成の振動素子５は、励振電極５２ａ、５３ａ間に交番電圧が印加されることで、励振電極５２ａ、５３ａに挟まれた振動領域が厚み滑り振動する。

以上、振動素子５について説明したが、振動素子５の構成は、上記の構成に限定されず、例えば、振動領域が厚肉になっているメサ型のＡＴカット水晶振動素子であってもよいし、反対に、振動領域が薄肉になっている逆メサ型のＡＴカット水晶振動素子であってもよい。また、ＡＴカットに替えてＢＴカットの水晶基板５１を用いてもよい。また、一対の振動腕が屈曲振動する音叉型の振動素子であってもよい。また、水晶基板５１に替えて、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板や、圧電セラミック基板を用いてもよい。また、シリコン基板に圧電素子を配置し、通電によって圧電素子を伸縮させることで励振させる非圧電振動素子であってもよい。

−パッケージ−
図１および図２に示すように、パッケージ２は、上面に開放する凹部３ａを有するベース基板３と、凹部３ａの開口を塞ぐリッド４と、を有している。このようなパッケージ２では、リッド４により塞がれた凹部３ａの内側が前述した振動素子５を収容する収容空間（内部空間）Ｓとして機能する。

ベース基板３は、図２に示すように、平板状をなし、底部を構成しているセラミック層（絶縁層）３１と、セラミック層３１の上面（一方の面）側に配置（積層）され、側壁を構成している金属層３３と、セラミック層３１の下面に配置されている配線層３２と、セラミック層３１の上面に配置されている配線層３４と、を有している。

セラミック層３１は、セラミックを含む層であり、例えば、セラミック粉末、ガラス粉末（ガラス成分）およびバインダーの混合物をシート状に成形したセラミックグリーンシートを焼成処理して得られる。なお、セラミック層３１は、所謂、低温焼成セラミック層であってもよい。このように、セラミック層３１にガラス成分を含有させることで、セラミック層３１を十分に柔らかくすることができる。なお、セラミック層３１のセラミック材料としては特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミック、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物系セラミック、炭化珪素等の炭化物系セラミック等の各種セラミックを用いることができる。また、ガラス成分としては特に限定されないが、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、ソーダガラス（ソーダ石灰ガラス）、カリウムガラス、等を用いることができる。

そして、このようなセラミック層３１の上面には金属層３３が積層されている。金属層３３は、金属を主材料として構成されている。金属層３３を構成する金属としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料や、これら金属材料の合金等を用いることができる。ただし、金属層３３を構成する金属材料としては、比較的融点が低く、かつ、比較的柔らかいものを用いることが好ましく、このような観点から、金（Ａｎ）や、金を含む合金（例えばＡｕ−Ｓｎ系合金）を用いることが好ましい。これにより、より応力緩和特性に優れるベース基板３となる。さらには、後述するように、リッド４との接合をより低い温度で行うことができるので、残留応力の少ないパッケージ２となる。

また、セラミック層３１の下面には導電性を有する配線層３２が配置され、この配線層３２は、一対の外部接続端子３２１、３２２を有している。また、セラミック層３１の上面には導電性を有する配線層３４が配置され、この配線層３４は、一対の内部接続端子３４１、３４２を有している。また、外部接続端子３２１と内部接続端子３４１は、セラミック層３１を貫通するビア（貫通電極）３５１を介して電気的に接続されており、外部接続端子３２２と内部接続端子３４２は、セラミック層３１を貫通するビア３５２を介して電気的に接続されている。なお、外部接続端子３２１、３２２、内部接続端子３４１、３４２およびビア３５１、３５２の構成材料としては、それぞれ、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いることができる。

このような構成のベース基板３には、その上面（金属層３３の上面）に開口する凹部３ａが設けられており、この凹部３ａに振動素子５が収容されている。凹部３ａは、金属層３３を貫通する貫通孔によって形成され、凹部３ａの側面は貫通孔の内周面で構成され、凹部３ａの底面はセラミック層３１の上面で構成されている。これにより、エッチング加工によって金属層３３に貫通孔を形成することで凹部３ａが得られるため、凹部３ａの形成が容易となる。また、このような凹部３ａ内には内部接続端子３４１、３４２が位置している。言い換えると、内部接続端子３４１、３４２は、凹部３ａから露出している。そして、導電性接着剤７１、７２によって、振動素子５が凹部３ａの底面に固定されると共に、内部接続端子３４１、３４２とボンディングパッド５２ｂ、５３ｂとが電気的に接続されている。

以上、ベース基板３について説明した。ここで、セラミック層３１の厚さとしては、特に限定されず、例えば、２００μｍ以上、３００μｍ以下程度とすることができる。また、金属層３３の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、２０μｍ以上、１００μｍ以下程度であることが好ましい。金属層３３の厚さを上記範囲内とすることで、凹部３ａを振動素子５を収容するのに十分な深さとすることができるとともに、ベース基板３の過度な厚肉化を防止することができる。

リッド４は、平板状をなしており、凹部３ａの開口を塞ぐようにベース基板３の上面に接合されている。これにより、ベース基板３の内側に気密な収容空間Ｓが画成され、この収容空間Ｓに振動素子５が収容される。言い換えると、ベース基板３と共に振動素子５を収容するように、リッド４がベース基板３に接合されている。なお、収容空間Ｓの環境は、振動素子５の構成によっても異なるが、例えば、減圧状態（好ましくは、真空状態）となっていてもよく、また、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。

このようなリッド４は、ガラスを主材料として構成されている。リッド４を構成するガラスとしては特に限定されず、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、ソーダガラス（ソーダ石灰ガラス）、カリウムガラス、無アルカリガラス等を用いることができる。このように、リッド４をガラスで構成することで、リッド４を実質的に無色透明とすることができる。そのため、後述する製造方法でも述べるように、レーザーを用いた接合方法を用いることが可能となり、より残留応力の少ないパッケージ２となる。

以上、電子デバイス１について説明した。このような電子デバイス１では、パッケージ２に、セラミック層３１と金属層３３の積層体であるベース基板３を用いているため、次のような効果を発揮することができる。第１の効果として、優れた応力緩和（吸収）機能を発揮することができる点が挙げられる。具体的には、図４に示すように、半田Ｈ１、Ｈ２を用いて電子デバイス１を回路基板（プリント配線基板）９に実装した状態では回路基板９とパッケージ２との熱膨張率の違いから、ベース基板３（特にセラミック層３１）に熱応力が加わるが、セラミック層３１が比較的柔らかいため、セラミック層３１において、前記熱応力を緩和・吸収することができる。特に、セラミック層３１を平板状とすることで、セラミック層３１内での応力集中が効果的に抑えられ、上記効果がより顕著となる。そのため、前記熱応力がベース基板３を介して振動素子５に伝達されてしまうことが抑制され、振動素子５の振動特性（周波数特性）の変動を防止または低減することができる。また、このように、ベース基板３が優れた応力緩和特性を有していることから、金属層３３やリッド４の剥がれ、クラックの発生等を効果的に低減でき、収容空間Ｓの気密性を高めることができる。

また、第２の効果として、優れた寸法精度（加工性）を有している点が挙げられる。具体的には、ベース基板３では凹部３ａが形成されているが、この凹部３ａは、金属層３３を貫通する貫通孔により形成されている。金属層３３は、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いたパターニング処理に対して相性がよいため、簡単かつ高い寸法精度で凹部３ａを形成することができる。以上のように、セラミック層３１と金属層３３の積層体であるベース基板３によれば、優れた応力緩和特性と優れた寸法精度の両立を図ることができる。

なお、例えば、ベース基板３がセラミック層で構成されている場合には第１の効果を発揮することができても第２の効果を発揮することができない。反対に、ベース基板３がガラス層で構成されている場合には第２の効果を発揮することができても、第１の効果を発揮することができない。

≪電子デバイスの製造方法≫
次に、電子デバイス１の製造方法について説明する。

電子デバイス１の製造方法は、セラミック層３１０および金属層３３０が積層してなり、複数の個片化領域Ｓ１を有する積層体３００と、振動素子５と、リッド４０と、を用意する用意工程と、積層体３００に凹部３ａを形成してベース基板３０を得る凹部形成工程と、凹部３ａ内に振動素子５を配置する振動素子配置工程と、リッド４０をベース基板３０に接合する接合工程と、個片化領域Ｓ１毎に個片化して電子デバイス１を得る個片化工程と、を含んでいる。

［用意工程］
−積層体３００の用意−
まず、図５（ａ）に示すように、複数の個片化領域Ｓ１をマトリックス状に有するセラミック層３１０を準備する。セラミック層３１０は、未焼成のセラミック層であり、例えば、アルミナ粉末と、ホウケイ酸ガラス粉末と、有機樹脂バインダーとの混合物をシート状に成形し、さらに、ビア３５１、３５２用の貫通孔３１１、３１２をパンチング等によって形成したセラミックグリーンシートである。次に、図５（ｂ）に示すように、セラミック層３１０の貫通孔３１１、３１２内およびセラミック層３１０の下面に、タングステン、モリブテン等の高融点金属を含む導体ペーストからなる導体パターンＰをビア３５１、３５２および外部接続端子３２１、３２２の形状に合わせて配置する。次に、セラミック層３１０を焼成し、その後、導体パターンＰに金めっきを施すことにより、図５（ｃ）に示すように、焼成セラミック層からなるセラミック層３１０に、ビア３５１、３５２および外部接続端子３２１、３２２（配線層３２）が形成された状態となる。

次に、図６（ａ）に示すように、金属材料（特に金（Ａｕ））で構成された板状の金属層３３０を用意し、この金属層３３０をセラミック層３１０の上面に接合する。これにより、積層体３００が得られる。セラミック層３１０と金属層３３０との接合方法としては、特に限定されず、例えば、セラミック層３１０の上面にメタライズ層を形成し、このメタライズ層を介して接合する方法（メタライジング）を用いることができる。このような方法によれば、セラミック層３１０と金属層３３０とをより強固に接合することができる。ただし、界面接合のようなセラミック層３１０と金属層３３０とを直接接合する方法を用いてもよい。

なお、金属層３３０は、設計値よりも厚いものを用意し、セラミック層３１０に接合した後に、研磨やエッチング等によって設計値まで薄くしてもよい。このような方法によれば、金属層３３０の強度を高めることができるため、ハンドリング性が良くなり、作業中の金属層３３０の破損等を効果的に抑制することができる。

−リッド４００および振動素子５の準備−
また、ガラス板を所定形状としてリッド４００を準備する。一方、水晶基板を所定形状にパターニングした後、表面に導体層５２、５３を配置することで振動素子５を準備する。なお、リッド４００および振動素子５は、必ずしも、この段階で準備しておく必要はなく、リッド４００であればベース基板３０に接合する直前までに準備すればよく、振動素子５であればベース基板３０に搭載する直前までに準備すればよい。

［凹部形成工程］
次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、図６（ｂ）に示すように、個片化領域Ｓ１毎に金属層３３０を貫通する貫通孔３３１を形成する。これにより、凹部３ａが形成される。このとき、貫通孔３３１内にビア３５１、３５２の上端が露出するように貫通孔３３１を形成する。このように、エッチング加工で凹部３ａを形成することで、所望の寸法の凹部３ａを簡単かつ精度よく形成することができる。なお、エッチングとしては、ウエットエッチングを用いてもよいし、ドライエッチングを用いてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、凹部３ａの底面（セラミック層３１０の上面）に、内部接続端子３４１、３４２（配線層３４）を形成する。内部接続端子３４１、３４２の形成は、特に限定されないが、例えば、凹部３ａの底面に金属層を成膜し、この金属層をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで形成することができる。これにより、配線層３４を精度よく、かつ、容易に形成することができる。

以上により、複数のベース基板３が一体的に形成されているベース基板３０が得られる。

［振動素子配置工程］
次に、図７（ａ）に示すように、導電性接着剤７１、７２（導電性接着剤７１は、不図示）を用いて各凹部３ａ内に振動素子５を搭載する。

［接合工程］
次に、図７（ｂ）に示すように、ベース基板３０の上面にリッド４０を接合して、凹部３ａの開口を塞ぐ。具体的には、リッド４０をベース基板３０の金属層３３０に重ね合わせた状態で、リッド４０と金属層３３０の境界部（金属層３３０の上端部）にレーザーＬＬを照射し、金属層３３０の上面付近の金属を溶融させ、これらを金属融着によって接合する。このような方法によれば、リッド４０をベース基板３０に簡単に接合することができる。特に、レーザーＬＬを前記境界部に局所的に照射するため、リッド４０やベース基板３０の過度な昇温を抑えることができ、接合時の熱膨張を小さく抑えることができる。そのため、残留応力が小さく抑えられたパッケージ２を得ることができ、リッド４や金属層３３の剥離や、クラックの発生等をより効果的に抑制することができる。そのため、気密性に優れたパッケージ２が得られる。

なお、図示しないが、セラミック層３１０には、収容空間Ｓの内外を連通する封止孔が形成されており、ベース基板３０にリッド４０を接合した後、前記封止孔を介して収容空間Ｓ内を減圧とし、Ａｕ−Ｇｅ系合金等で封止孔を封止することで、収容空間Ｓ内を減圧状態に維持することができる。

［個片化工程］
最後に、ダイシングソー等を用いて、個片化領域Ｓ１毎に個片化することで、図７（ｃ）に示すように、複数の電子デバイス１が得られる。このように、複数の電子デバイス１を一体形成した後に個片化することにより、電子デバイス１の製造効率が向上する。ただし、個片化工程の順番は、上記の順番に限定されず、例えば、内部配線層形成工程、振動素子搭載工程およびリッド接合工程のいずれかに先立って行ってもよい。

以上、電子デバイス１の製造方法について説明した。このような製造方法によれば、優れた応力緩和特性を有し、収容空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイス１を簡単に製造することができる。さらには、凹部３ａの寸法精度を高めることもできる。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。図９は、図８に示す電子デバイスのベース基板の製造方法を説明するための断面図である。

以下、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第２実施形態の電子デバイスは、主に、金属層が振動素子のマウント部となる凸部を有していることと、蓋部に凹部が形成されていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図８に示すように、本実施形態のベース基板３は、凹部３ａ内に、凹部３ａの底面から突出する一対の凸部３３２、３３３を有している。これら凸部３３２、３３３は、金属層３３の一部で構成され、導電性を有している。また、凸部３３２、３３３は、互いに離間しており絶縁されている。そして、これら凸部３３２、３３３に導電性接着剤７１、７２を介して振動素子５が固定されている。この状態では、導電性接着剤７１を介してボンディングパッド５２ｂと凸部３３２とが電気的に接続されており、導電性接着剤７２を介してボンディングパッド５３ｂと凸部３３３とが電気的に接続されている。また、凸部３３２は、配線３４３を介してビア３５１と電気的に接続されており、凸部３３３は、配線３４４を介してビア３５２と電気的に接続されている。このように、凸部３３２、３３３に振動素子５を固定することで、振動素子５と凹部３ａの底面との間に十分なスペースを形成することができるので、振動素子５と凹部３ａの底面との接触を効果的に防止することができる。

このような凸部３３２、３３３は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、前述した第１実施形態と同様にして、図９（ａ）に示すように、積層体３００を得る。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、図９（ｂ）に示すように、個片化領域Ｓ１毎に凸部３３２、３３３および凹部３ａを形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、凸部３３２、３３３のみをエッチングすることで、凸部３３２、３３３の高さを調節する。これにより、所定の高さの凸部３３２、３３３が優れた寸法精度および位置精度で得られる。なお。エッチング方法としては、ウエットエッチングであってもよいし、ドライエッチングであってもよい。

一方、リッド４は、下面に開口する凹部４ａを有している。このように、凹部４ａを設けることで、振動素子５とリッド４との接触を防止することができる。なお、凹部４ａは、エッチング加工により形成することが好ましい。これにより、高い寸法精度で凹部４ａを形成することができる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。

以下、本発明の第３実施形態に係る電子デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第３実施形態の電子デバイスは、主に、ベース基板のセラミック層の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１０に示すように、本実施形態のベース基板３は、セラミック層３１が２つのセラミック層３１Ａ、３２Ｂを積層した積層体で構成されている。また、セラミック層３１Ａ、３１Ｂの間には内部配線層３８が設けられており、この内部配線層３８は、内部接続端子３４１と外部接続端子３２１とを接続する配線３８１と、内部接続端子３４２と外部接続端子３２２とを接続する配線３８２とを有している。

また、外部接続端子３２１と配線３８１は、セラミック層３１Ａを貫通して設けられているビア３５３を介して電気的に接続され、内部接続端子３４１と配線３８１は、セラミック層３１Ｂを貫通して設けられているビア３５５を介して電気的に接続されている。また、ビア３５３、３５５は、平面視で重ならないようにずれて配置されている。同様に、外部接続端子３２２と配線３８２は、セラミック層３１Ａを貫通して設けられているビア３５４を介して電気的に接続され、内部接続端子３４２と配線３８２は、セラミック層３１Ｂを貫通して設けられているビア３５６を介して電気的に接続されている。また、ビア３５４、３５６は、平面視で重ならないようにずれて配置されている。このように、ビア３５３、３５５をずらして配置し、ビア３５４、３５６をずらして配置することで、ビア３５３〜３５６を介した収容空間Ｓの内外の連通が効果的に防止され、収容空間Ｓの気密性を高めることができる。

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

なお、本実施形態では、セラミック層３１が２層のセラミック層３１Ａ、３１Ｂを積層した構成となっているが、セラミック層３１が有するセラミック層の数としては、これに限定されず、３層以上であってもよい。

＜第４実施形態＞
図１１は、本発明の第４実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。図１２は、図１１に示す電子デバイスが有する振動素子基板の平面図である。図１３ないし図１５は、それぞれ、図１１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。

以下、本発明の第４実施形態に係る電子デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第４実施形態の電子デバイスは、主に、ベース基板とリッドとの間に振動素子基板が配置されており、この振動素子基板に振動素子が保持されていること以外は、前述した第２実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１１に示すように、本実施形態の電子デバイス１は、ベース基板３と、リッド４と、ベース基板３とリッド４との間に位置し、これらに挟持されている振動素子基板６と、を有している。なお、ベース基板３およびリッド４の構成は、それぞれ、前述した第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

振動素子基板６は、水晶から構成されており、本実施形態では、水晶Ｚ板が用いられている。このように、振動素子基板６を水晶で構成することで、より温度特性の良い振動素子５が得られる。図１２に示すように、振動素子基板６は、水晶基板５１と、水晶基板５１を囲むように配置されている枠状の枠部６１と、水晶基板５１と枠部６１とを連結する連結部６２と、を有している。また、水晶基板５１は、基部５１１と、基部５１１から延在する一対の振動腕５１２、５１３と、振動腕５１２の上面および下面に形成されている溝５１２ａ、５１２ｂと、振動腕５１３の上面および下面に形成されている溝５１３ａ、５１３ｂと、を有している。そして、水晶基板５１は、基部５１１の基端にて連結部６２を介して枠部６１に連結されている。

また、水晶基板５１には一対の導体層５２、５３が配置され、水晶基板５１と、導体層５２、５３とで音叉型の振動素子５が構成されている。導体層５２は、振動腕５１２の溝５１２ａ、５１２ｂの内面と、振動腕５１３の両側面に配置された励振電極５２ａと、基部５１１の下面に設けられたボンディングパッド５２ｂと、励振電極５２ａとボンディングパッド５２ｂとを接続する配線５２ｃと、を有している。同様に、導体層５３は、振動腕５１２の両側面と、振動腕５１３の溝５１３ａ、５１３ｂの内面に配置された励振電極５３ａと、基部５１１の下面に設けられたボンディングパッド５３ｂと、励振電極５３ａとボンディングパッド５３ｂとを接続する配線５３ｃと、を有している。そして、ボンディングパッド５２ｂ、５３ｂを介して励振電極５２ａ、５３ａ間に所定周波数の交番電圧を印加することで、振動腕５１２、５１３を面内方向に互いに逆相で（接近・離間を繰り返すように）振動させることができる。

このような振動素子基板６は、図１１に示すように、ベース基板３とリッド４との間に位置しており、枠部６１がベース基板３の上面とリッド４の下面とに挟まれた状態でベース基板３とリッド４とに接合（固定）されている。この状態では、ベース基板３の凹部３ａとリッド４の凹部４ａとの間に振動素子５が位置し、振動素子５のベース基板３やリッド４への接触が防止されている。また、振動素子５は、導電性接着剤７１、７２によって凸部３３２、３３３に固定され、導電性接着剤７１を介してボンディングパッド５２ｂと凸部３３２とが電気的に接続されており、導電性接着剤７２を介してボンディングパッド５３ｂと凸部３３３とが電気的に接続されている。なお、枠部６１とベース基板３（金属層３３）との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、金属層３３中の金属の溶融によって融着（接合）することができる。また、枠部６１とリッド４との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、リッド４中のガラスの溶融によって融着（接合）することができる。

このような電子デバイス１では、ベース基板３、リッド４および枠部６１によって、振動素子５を収容するためのパッケージ２が構成され、ベース基板３、リッド４および枠部６１で形成された収容空間Ｓに振動素子５が収容されている。これにより、振動素子５の露出が防止され、振動素子５の破損を防止することができると共に、振動素子５を安定して駆動させることができる。また、振動素子５が枠部６１に保持されているため、収容空間Ｓ内での振動素子５の姿勢を所定の姿勢とすることができる。これにより、振動素子５のベース基板３やリッド４との接触を効果的に低減することができる。

≪電子デバイスの製造方法≫
次に、電子デバイス１の製造方法について説明する。

電子デバイス１の製造方法は、セラミック層３１０および金属層３３０が積層し、複数の個片化領域Ｓ１を有する積層体３００と、振動素子基板６０と、リッド４０と、を用意する用意工程と、積層体３００に凹部３ａを形成してベース基板３０を得る凹部形成工程と、振動素子５を収容するようにベース基板３０とリッド４０との間に振動素子基板６０を配置し、互いに接合する接合工程と、個片化領域Ｓ１毎に個片化して電子デバイス１を得る個片化工程と、を含んでいる。

［準備工程］
−積層体３００の用意−
前述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

−リッド４０の用意−
まず、図１３（ａ）に示すように、複数の個片化領域Ｓ１をマトリックス状に有するリッド４００を準備する。このリッド４００は、ガラス基板で構成されている。次に、図１３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、個片化領域Ｓ１毎に凹部４ａを形成する。これにより、リッド４０が得られる。凹部４ａをエッチングで形成することで、所望の寸法の凹部４ａを簡単かつ精度よく形成することができる。なお、エッチングとしては、ウエットエッチングを用いてもよいし、ドライエッチングを用いてもよい。

−振動素子基板６の用意−
まず、図１４（ａ）に示すように、複数の個片化領域Ｓ１をマトリックス状に有する水晶Ｚ板６００を準備する。次に、図１４（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、個片化領域Ｓ１毎に水晶基板５１、枠部６１および連結部６２を形成する（ただし、連結部６２は、図示せず）。次に、水晶Ｚ板６００の表面に金属膜を製膜し、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてこの金属膜をパターニングすることで、図１４（ｃ）に示すように、導体層５２、５３を形成する。これにより、振動素子５を保持する振動素子基板６０が得られる。

［凹部形成工程］
前述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

［接合工程］
まず、ベース基板３０に振動素子基板６０を接合する。具体的には、図１５（ａ）に示すように、振動素子基板６０をベース基板３０に重ね合わせた状態で、枠部６１と金属層３３０の境界部にレーザーＬＬを照射し、金属層３３０の上面付近を溶融させ、これらを融着によって接合する。このような方法によれば、振動素子基板６０をベース基板３０に簡単に接合することができる。特に、レーザーＬＬを前記境界部に局所的に照射するため、振動素子基板６０やベース基板３０の過度な昇温を抑えることができ、接合時の熱膨張を小さく抑えることができる。そのため、残留応力が小さく抑えられたパッケージ２を得ることができ、振動素子基板６０の剥離や、クラックの発生等をより効果的に抑制することができる。また、昇温時のセラミック層３１０と金属層３３０の剥離等も抑制することができる。

次に、振動素子基板６０にリッド４０を接合する。具体的には、図１５（ｂ）に示すように、リッド４０を振動素子基板６０に重ね合わせた状態で、リッド４０と枠部６１の境界部にレーザーＬＬを照射し、リッド４０の下面付近を溶融させ、これらを融着によって接合する。このような方法によれば、リッド４０を振動素子基板６０に簡単に接合することができる。特に、レーザーＬＬを前記境界部に局所的に照射するため、リッド４０や振動素子基板６０の過度な昇温を抑えることができ、接合時の熱膨張を小さく抑えることができる。そのため、残留応力が小さく抑えられたパッケージ２を得ることができる。

［個片化工程］
最後に、ダイシングソー等を用いて、個片化領域Ｓ１毎に個片化することで、複数の電子デバイス１が得られる。

以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
図１６は、本発明の第５実施形態に係る電子デバイスを示す平面図である。図１７は、図１６中のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図１６では、説明の便宜上、リッドの図示を省略している。

以下、本発明の第５実施形態に係る電子デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第５実施形態の電子デバイスは、ベース基板の構成が異なること以外は、前述した第４実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１６および図１７に示すように、本実施形態のベース基板３は、凹部３ａの底面から突出し、振動腕５１２、５１３と対向する位置に設けられている凸部３３５、３３６を有している。また、凸部３３５、３３６は、振動腕５１２、５１３と離間して配置されている。凸部３３５、３３６は、凸部３３２、３３３と同様に、金属層３３で形成されている。このような凸部３３５、３３６は、振動腕５１２、５１３の厚さ方向への過度な変形を規制する規制部として機能する。具体的には、例えば、電子デバイス１に厚さ方向の衝撃（加速度）が加わり、振動腕５１２、５１３がその厚さ方向に撓み変形した際に凸部３３５、３３６にぶつかることで、それ以上の変形が防止され、これにより振動腕５１２、５１３の破損を低減することができる。

このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

次に、電子デバイス１を備えた電子機器について説明する。
図１８は、本発明の電子デバイスを備えたモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、例えば発振器として電子デバイス１が内蔵されている。

図１９は、本発明の電子デバイスを備えた携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、例えば発振器として電子デバイス１が内蔵されている。

図２０は、本発明の電子デバイスを備えたディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、例えば発振器として電子デバイス１が内蔵されている。

なお、電子デバイスを備える電子機器は、図１８のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１９の携帯電話機、図２０のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。

次に、電子デバイス１を備えた移動体について説明する。
図２１は、本発明の電子デバイスを備えた移動体を示す斜視図である。自動車（移動体）１５００には、電子デバイス１が搭載されている。電子デバイス１は、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

以上、電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、前述した実施形態では、電子部品が振動素子である場合について説明したが、電子部品は、振動素子に限定されず、例えば、ＣＩ等であってもよい。

また、前述した実施形態では、絶縁層がセラミック層である場合について説明したが、絶縁層としては、これに限定されず、例えば、ガラス層、樹脂層であってもよい。

また、前述した実施形態では、ベース基板において、セラミック層の下面に配線層（外部接続端子）が配置されているが、セラミック層と配線層との間に別の層（例えば、ガラス層）が介在していてもよい。

１……電子デバイス
２……パッケージ
３、３０……ベース基板
３００……積層体
３ａ……凹部
３１、３１Ａ、３１Ｂ……セラミック層
３１０……セラミック層
３１１、３１２……貫通孔
３２……配線層
３２１、３２２……外部接続端子
３３……金属層
３３０……金属層
３３１……貫通孔
３３２、３３３、３３５、３３６……凸部
３４……配線層
３４１、３４２……内部接続端子
３４３、３４４……配線
３５１、３５２、３５３、３５４、３５５、３５６……ビア
３８……内部配線層
３８１、３８２……配線
４、４０、４００……リッド
４ａ……凹部
５……振動素子
５１……水晶基板
５１１……基部
５１２、５１３……振動腕
５１２ａ、５１２ｂ、５１３ａ、５１３ｂ……溝
５２、５３……導体層
５２ａ、５３ａ……励振電極
５２ｂ、５３ｂ……ボンディングパッド
５２ｃ、５３ｃ……配線
６、６０……振動素子基板
６００……水晶Ｚ板
６１……枠部
６２……連結部
７１、７２……導電性接着剤
９……回路基板
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……ディジタルスチルカメラ
１３０２……ケース
１３０４……受光ユニット
１３０６……シャッターボタン
１３０８……メモリー
１３１０……表示部
１３１２……ビデオ信号出力端子
１３１４……入出力端子
１４３０……テレビモニター
１４４０……パーソナルコンピューター
Ｈ１、Ｈ２……半田
ＬＬ……レーザー
Ｐ……導体パターン
Ｓ……収容空間
Ｓ１……個片化領域

Claims (12)

1. ガラスを材料として含む蓋体と、
   絶縁層と、
   前記蓋体と前記絶縁層との間に位置し、前記蓋体側の面に開口する凹部を有する金属層と、
   少なくとも前記蓋体と前記金属層とを含んで構成されている内部空間に配置されている電子部品と、を有することを特徴とする電子デバイス。
2. 前記絶縁層は、セラミックを含む層である請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記金属層の厚みは、２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内にある請求項１または２に記載の電子デバイス。
4. 前記凹部は、エッチング加工により形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
5. エッチング加工により形成され、前記電子部品と電気的に接続されている配線を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
6. 前記蓋体と前記金属層とが金属の融着によって接合されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
7. 前記電子部品を保持する枠状の枠部を有し、
   前記枠部は、前記蓋体と前記金属層との間に配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
8. 前記枠体と前記金属層とが金属の融着によって接合されている請求項７に記載の電子デバイス。
9. 前記蓋体は、前記金属層側の面に開口する凹部を有しており、
   前記凹部は、エッチング加工により形成されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電子デバイス。
10. 前記絶縁層は、平板状をなしている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電子デバイス。
11. 絶縁層と金属層とが積層している積層体と、電子部品と、蓋体と、を用意する工程と、
    前記積層体の前記金属層側の面に開口する凹部を形成する工程と、
    平面視で前記凹部内に電子部品を配置する工程と、
    蓋体を、当該蓋体と前記積層体とで前記電子部品を収容するように前記積層体に接合する工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
12. 絶縁層と金属層とが積層している積層体と、電子部品を保持している枠状の枠体と、蓋体と、を用意する工程と、
    前記積層体の前記金属層側の面に開口する凹部を形成する工程と、
    前記電子部品を収容するように前記積層体と前記蓋体との間に前記枠体を配置し、互いに接合する工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。

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